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基于近端策略优化算法的燃料电池混合动力系统综合价值损耗最小能量管理方法

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4788-4798,I0015页

作者：李奇刘鑫孟翔谭逸杨明泽张世聪陈维荣西南交通大学电气工程学院四川省成都市610031 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京市海淀区100081

为了降低市域动车组燃料电池混合动力系统运行燃料经济成本,提升燃料电池耐久性,该文提出一种基于近端策略优化算法的能量管理方法。该方法将混合动力系统能量管理问题建模为马尔可夫决策过程,以综合考虑燃料经济性和燃料电池耐久性的... 详细信息

为了降低市域动车组燃料电池混合动力系统运行燃料经济成本,提升燃料电池耐久性,该文提出一种基于近端策略优化算法的能量管理方法。该方法将混合动力系统能量管理问题建模为马尔可夫决策过程,以综合考虑燃料经济性和燃料电池耐久性的综合价值损耗最小为优化目标设置奖励函数,采用一种收敛速度较快的深度强化学习算法—近端策略优化算法求解,实现负载功率在燃料电池和锂电池间的合理有效分配,最后,采用市域动车组实际运行工况进行实验验证。实验结果表明,在训练工况下,所提方法相较基于等效氢耗最小能量管理方法和基于Q-learning能量管理方法,综合价值损耗分别降低19.71%和5.87%;在未知工况下,综合价值损耗分别降低18.05%和13.52%。结果表明,所提方法能够有效降低综合价值损耗,并具有较好的工况适应性。

关键词：燃料电池混合动力系统深度强化学习综合价值损耗近端策略优化算法能量管理

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电机械制动缸传动滞回特性优化研究

铁道机车车辆 2024年

作者：牟倍瑶樊贵新陈骞李辉马哲焦标强中国铁道科学研究院研究生部中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所

电机械制动技术随着在航空及汽车领域的探索应用，逐渐成为轨道交通车辆制动领域应用研究的热点。电机械制动夹钳作为制动系统中重要的制动力执行机构，其组成部分电机械制动缸的传动特性直接影响制动系统的性能和效率。通过优化电机械... 详细信息

电机械制动技术随着在航空及汽车领域的探索应用，逐渐成为轨道交通车辆制动领域应用研究的热点。电机械制动夹钳作为制动系统中重要的制动力执行机构，其组成部分电机械制动缸的传动特性直接影响制动系统的性能和效率。通过优化电机械制动缸传动特性为目标，着重以行星滚柱丝杠的滞回特性为主要研究内容，揭示行星滚柱丝杠传动滞回特性的影响因素和机理。基于赫兹接触理论和等效球的方法，运用Solidworks建立行星滚柱丝杠模型，研究并仿真分析丝杠的接触角、螺纹牙总数、螺旋升角等主要参数对滞回特性的影响，为提升丝杠的传动特性提供重要的理论和设计基础。

关键词：制动系统电机械制动机械传动滞回特性行星滚柱丝杠

考虑摩擦块形状及轮轨蠕滑的列车制动黏滑振动行为分析

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摩擦学学报 2024年第09期 1246-1255页

作者：王志伟莫继良王开云朱松金文伟西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室中国中车戚墅堰机车车辆工艺研究所

制动盘与摩擦块之间相互摩擦引起的黏滑振动直接影响高速列车制动系统的稳定性并威胁车辆安全运行.为探明摩擦块形状对高速列车制动系统黏滑振动的影响，本文中针对高速列车制动系统常用的五边形和六边形摩擦块，在相对低速条件下开展了... 详细信息

制动盘与摩擦块之间相互摩擦引起的黏滑振动直接影响高速列车制动系统的稳定性并威胁车辆安全运行.为探明摩擦块形状对高速列车制动系统黏滑振动的影响，本文中针对高速列车制动系统常用的五边形和六边形摩擦块，在相对低速条件下开展了盘-块黏滑振动试验，辨识了盘-块界面的Stribeck摩擦参数，揭示了摩擦块形状、摩擦系数和盘-块界面黏滑振动之间的关系.进一步，建立了考虑盘-块摩擦、轮-轨黏着及轮-盘扭转的高速列车制动系统动力学模型，并将辨识的Stribeck摩擦参数集成到该动力学模型中，构建了盘-块界面摩擦特征与制动系统动态响应之间的关联.基于此，研究了摩擦块形状对高速列车制动系统黏滑振动的影响.结果表明，摩擦块形状通过改变盘-块界面摩擦特征，影响制动系统的黏滑振动响应及稳定性.此外，相比五边形摩擦块，采用六边形摩擦块制动系统的黏滑振动强度更低.

关键词：制动系统黏滑振动摩擦块形状参数辨识高速列车

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高速动车组一系垂向半主动悬挂研究

力学学报 2024年第8期56卷 2423-2435页

作者：曹洪勇付彬王旭刘彬彬 Di Gialleonardo Egidio Bruni Stefano 中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心山东青岛266111 米兰理工大学机械工程系意大利米兰20156

轻量化是轨道交通车辆发展的重要方向,可降低车辆能耗和运营维护成本.然而车体轻量化改变了车体弹性模态频率,增大了车体结构振动,造成车辆垂向舒适性恶化.提出了一系垂向半主动悬挂策略,即采用可变阻尼减振器替换原有一系垂向减振器,... 详细信息

轻量化是轨道交通车辆发展的重要方向,可降低车辆能耗和运营维护成本.然而车体轻量化改变了车体弹性模态频率,增大了车体结构振动,造成车辆垂向舒适性恶化.提出了一系垂向半主动悬挂策略,即采用可变阻尼减振器替换原有一系垂向减振器,通过对减振器阻尼特性进行实时控制,改善车体刚性和一阶弯曲模态振动.分析了车体刚性和弹性振动与构架振动的耦合关系,在此基础上对一系半主动悬挂的工作原理进行阐述.改进了经典的车辆垂向动力学模型,通过模型计算验证了车体和构架的多种耦合振动关系.对磁流变阻尼减振器的动态特性开展试验测试,建立了该减振器的动力学模型,实现对磁流变阻尼减振器非线性特性的准确预测.以国内某高速列车为原型,建立了完整的车辆动力学模型,并结合磁流变阻尼减振器动力学模型,对一系半主动悬挂的控制策略和应用效果展开研究,得到了两种易于工程应用的控制方法.结果表明一系半主动悬挂对车辆垂向振动,尤其是车体一阶弯曲振动具有显著的控制效果,可改善车辆垂向舒适性指标约30%.

关键词：一系半主动垂向舒适性车体一阶弯曲磁流变阻尼

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高速列车通过最不利隧道气动阻力数值分析

西安交通大学学报 2024年第1期58卷 167-177页

作者：卫梦杰刘峰邸娟杨斯涵马健斌陈大伟太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 太原科技大学车辆与交通工程学院太原030024

为了探明高速列车与最不利长度隧道耦合作用下列车气动阻力变化规律,以某动车组为计算模型,基于滑移网格技术和计算流体动力学(CFD)理论,采用k-ε两方程湍流模型对最不利隧道内8辆编组单车穿越和双车等速交会时的气动效应进行了三维数... 详细信息

为了探明高速列车与最不利长度隧道耦合作用下列车气动阻力变化规律,以某动车组为计算模型,基于滑移网格技术和计算流体动力学(CFD)理论,采用k-ε两方程湍流模型对最不利隧道内8辆编组单车穿越和双车等速交会时的气动效应进行了三维数值模拟,并结合遂渝线上二岩隧道实测数据对计算方法的可靠性进行了验证。结果表明:(1)列车所受气动阻力变化与列车头尾部的压差变化有直接关系,压差的升高和降低会引起阻力的增大和减小。(2)在隧道内以时速300 km单车穿越和双车交会过程中,整车最大气动阻力分别发生在列车入隧道后3.1 s和2.8 s时刻,阻力系数分别达到1.37和1.49,且此时头车阻力在整车中占比最大,分别为34.67%和36.57%。(3)当列车头头交会和头尾交会时,尾车阻力占比最大,分别为56.79%和37.33%;当列车尾尾交会时,头车阻力占比最大,为44.62%,而尾车阻力此时接近为0。(4)列车行驶速度提高会引起气动阻力迅速增大,当列车时速从250 km提升至400 km时,隧道内单车穿越和双车交会整车气动阻力平均值分别增大了132%和150%。研究结果可为车隧设计提供一定的参考。

关键词：高速列车最不利隧道气动阻力列车交会

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带筋壁板筋条双侧激光喷丸成形研究

电加工与模具 2024年第1期 46-51页

作者：李宝旺唐鑫森王印博江剑成胡永祥中车唐山机车车辆有限公司河北唐山064000 上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室上海200240

带筋壁板能显著提高飞行器的结构效率与气密性,是现代航空航天飞行器广泛采用的结构形式,而激光喷丸成形作为新型无模柔性成形工艺,是带筋壁板成形的有效工艺途径。带筋壁板的可喷丸区域包括筋条双侧与内外侧蒙皮,考虑筋条双侧喷丸可精... 详细信息

带筋壁板能显著提高飞行器的结构效率与气密性,是现代航空航天飞行器广泛采用的结构形式,而激光喷丸成形作为新型无模柔性成形工艺,是带筋壁板成形的有效工艺途径。带筋壁板的可喷丸区域包括筋条双侧与内外侧蒙皮,考虑筋条双侧喷丸可精确调控带筋壁板的几何形状,首先对带筋壁板筋条双侧激光喷丸的变形特征进行分析,并基于激光喷丸固有应变理论推导筋条双侧喷丸等效弯矩解析公式,进而建立筋条双侧喷丸等效弯矩数值模型。研究表明,建立的等效弯矩模型可为筋条双侧喷丸的带筋壁板激光喷丸成形的变形预测与工艺规划提供有效途径。

关键词：带筋壁板激光喷丸成形激光喷丸等效弯矩

轮轨激扰下轨道车辆轴箱轴承振动与润滑特性分析

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中国机械工程 2024年第4期35卷 580-590页

作者：马巧英杨绍普刘永强石家庄铁道大学交通运输学院石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043

基于赫兹接触和弹流润滑理论建立了考虑轴箱轴承的轨道车辆模型,研究了轮轨激扰对轴箱轴承的振动特性和油膜刚度特性的影响规律。分别采用MATLAB/Simulink和UM软件建立了轴承动力学模型和轨道车辆模型,通过相互作用力实现二者的耦合关... 详细信息

基于赫兹接触和弹流润滑理论建立了考虑轴箱轴承的轨道车辆模型,研究了轮轨激扰对轴箱轴承的振动特性和油膜刚度特性的影响规律。分别采用MATLAB/Simulink和UM软件建立了轴承动力学模型和轨道车辆模型,通过相互作用力实现二者的耦合关系。模拟了轴承和轮对的典型故障形式,并详细分析了这些故障对轴承的振动特性和润滑特性的影响。研究结果表明:润滑可以有效减小轴承的振动;轴承的局部故障将导致油膜刚度的增大,轴承故障和车轮扁疤都对润滑的影响较为显著;此外,轮轨激扰会降低轴承外圈的振动比率,但是会增大车辆其他部件的振动,对车体的振动几乎无影响。

关键词：轴箱轴承弹流润滑建模轮轨激扰振动特性

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第三介质对列车轮轨间摩擦因数影响的试验研究

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机械工程学报 2024年

作者：张军孟桐衣闫硕邹小春马贺北京建筑大学城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室昆明铁道职业技术学院机车车辆学院

为探究不同轮对横移量下轮轨的接触斑及第三介质对轮轨静摩擦因数的影响，搭建一种能准确反映轮轨接触状态的试验台。选取磨耗后的高速列车车轮、钢轨试块，进行不同轮对横移量及启动工况时第三介质作用下的轮轨接触试验。结果表明，钢... 详细信息

为探究不同轮对横移量下轮轨的接触斑及第三介质对轮轨静摩擦因数的影响，搭建一种能准确反映轮轨接触状态的试验台。选取磨耗后的高速列车车轮、钢轨试块，进行不同轮对横移量及启动工况时第三介质作用下的轮轨接触试验。结果表明，钢轨靠近轮缘时，轮轨接触斑多呈哑铃状，面积较大，在对中位置及远离轮缘时，接触斑形状均为椭圆形且面积接近；水、油、树叶分别会使轮轨间静摩擦因数较干洁轨面降低约49.7%、54.5%和75.9%；撒砂可有效加大轮轨间静摩擦因数，最大可较干洁轨面增加81.6%，在撒砂量饱和后静摩擦因数将保持不变；砂水混合物作用下轮轨静摩擦因数较水介质单独作用时有较大增加，且在砂水质量比约为10∶3时增黏效果最佳。所得结论对撒砂量及撒砂智能化控制具有参考价值。

关键词：轨道车辆第三介质轮轨接触试验静摩擦因数

基于分数阶的空气弹簧建模及电动汽车主动悬架控制研究

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汽车工程 2024年第7期46卷 1282-1293,1301页

作者：冯桂珍赵东鹏李韶华石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043

电控空气悬架系统(electrically controlled air suspension, ECAS)具有调节悬架刚度和车身高度的功能,可有效改善车辆乘坐舒适性和操纵稳定性。以某乘用车ECAS为对象,利用分数阶理论描述橡胶气囊的黏弹性阻尼特性,考虑等效阻尼及滞回... 详细信息

电控空气悬架系统(electrically controlled air suspension, ECAS)具有调节悬架刚度和车身高度的功能,可有效改善车辆乘坐舒适性和操纵稳定性。以某乘用车ECAS为对象,利用分数阶理论描述橡胶气囊的黏弹性阻尼特性,考虑等效阻尼及滞回特性对其热力学模型进行了优化,结果与实验数据吻合良好,验证了优化后的空气弹簧模型的精确性。在此基础上,考虑车辆纵横向动力学特性与Dugoff轮胎模型,建立14自由度整车ECAS动力学模型,提出模型预测(model predictive control, MPC)主动悬架控制方法,以可测变量为控制器输入,实现直线及转向行驶工况下的主动控制。仿真与整车台架实验研究表明,分数阶修正模型可以很好地反映ECAS变刚度特性,基于MPC的主动悬架控制策略能实时调整空气弹簧刚度,控制车身姿态,有效改善电动汽车行驶时的平顺性与稳定性。论文的研究方法为车辆悬架系统建模及主动控制提供了一种新思路。

关键词：空气悬架热力学黏弹性阻尼分数阶模型预测控制

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